池州体育馆结构设计分析Word下载.docx

1、3.1 屋面网壳结构的计算分析屋面网壳结构首先采用 MST2006 进行计算分析（支座处的柱楼 层以上部分参与计算） ，对网壳杆件截面进行确定。 计算包括两部分： 1、各支座全部固定铰支座；这种情况偏于安全，可以初选杆件截面； 2、根据实际的支座刚度进行计算。校核杆件截面是否满足要求。模型中，单元采用杆单元，节点采用铰节点，钢材采用Q235B及Q345B 钢。屋面荷载标准值（含屋面板、檩条、保温层、吸音板等）上弦取 0.55kN/m2，风管1.25 kN/m2 （风管布置处）；下弦马道和灯具取 0.50kN/m2 ；屋面活载标准值上弦取0.50kN/m2；下弦取0.50kN/m2 （马 道处，

2、本场馆不设吊顶） ，考虑活荷载的不利组合。网壳跨度较大， 受温度差的影响较大，结合施工安排进度情况，温度差取值士 25 C。根据建筑结构荷载规范 （ 2006 年版），风荷载标准值基本风压（考虑50年重现期）为0.35kN/m2;地面粗糙度B类。根据风洞 试验及现行规范查取体型系数，按 0， 45， 90， 270四个风 向进行风荷载分布，风振系数取 1.5。橡胶支座的刚度可以通过公式（ 1）计算得到：K=GA/h （ 1 ）其中：G为橡胶支座的剪切刚度0.981.47N/mm2A=a b, a,b为橡胶支座的长度和宽度h 为橡胶支座的高度最大截面应力比控制不超过 0.85,杆件截面从75.5

3、x3.75,89x4.00, 114x4.00, 140x4.50, 159x8.00, 180x12.0， 219x14.0 中优化选择。节点形式以螺栓球节点为主， 局部采用焊接空心球节点。 在竖向荷载标准值作用下，结构的竖向最大挠度为 112mml/250=162mm,满足规范要求。最大水平位移为 12.4mm,不 会滑出柱子范围。3.2下部主体结构的计算分析下部结构采用 SATWE2 006进行计算,确定结构布置,初选梁、 柱截面。采用刚性梁模拟网壳,并与下部梁、柱铰接。计算结果包括 结构最大层间位移角、弹性扭转位移比和周期均能满足规范要求。3.3整体结构分析上下部结构分开计算并不能准确

4、的模拟结构的受力性能, 因此需 将对整体模型进行计算分析, 以便准确的计算结构的受力, 分析其抗 震性能。为了减小上部结构温度应力的影响, 上、下部结构的连接形式均 为橡胶弹性支座。 橡胶支座可以认为竖向刚度同混凝土, 水平方向允 许有侧向的位移。支座高度设计均为 500mm,模型中采用500mm高 的橡胶柱模拟橡胶支座。侧向刚度根据（ 2）式来进行等代：G2=G1A1h2/A2h1 （2）G2、A2、h2为橡胶柱的剪切刚度、截面面积、高度；G1、 A1、 h1 为橡胶支座的剪切刚度、截面面积、高度；G1 取值为 0.981.47N/mm2。由于橡胶支座的剪切刚度的范围较大, 所以橡胶柱等代的

5、剪切刚 度也在一个较大的范围之内, 为了使最不利情况包络进去, 必须采用 两个剪切刚度界限值计算两次，找到最不利的受力情况。331静力分析静力分析主要考查上下部结构的内力和挠度。 下表分别给出了屋 盖单独计算及整体计算的振形模态及各工况下的位移值。整体计算结果：表1:自振特性基本参数（Midas结果）模态号周期（s）TRAN-XTRAN-Y扭振成分11.04061669.5730.40.0321.0266024.3895.550.0730.99028239.5460.440.98414428.2371.720.0550.9781171.5998.3660.77995461.9737.830.1

6、970.77715366.333.420.2980.75670870.429.560.0490.74909559.1840.78100.73213645.0254.340.64110.72494830.2368.870.9120.71693846.7153.060.23130.7070964851.30.7140.65445449.4750.380.15150.64776943.05 156.710.24160.63373144.1755.58170.61201849.81 :24.2625.93180.60080156.4337.46.17190.59835657.01 :37.485.51

7、200.5941670.0199.930.06210.58981262.81 :36.570.62220.58911399.640.35230.57235849.6832.8217.49240.5542266.0633.820.12表2：砼结构水平位移值（Midas结果）荷载类型最大顶点位移（mm）最大层间位移角厶u/hX向地震5.21/2274Y向地震5.31/3508X向风载2.91/5517Y向风载2.81/3891表3:钢屋盖位移值（Midas结果）X向位移（mm）Y向位移Z向位移恒载+自重8.614.2-138.1活载6.16.5-58.0用X向地震作4.93.8-0.3Y向地震作1

8、.85.1-0.5屋盖单独计算结果:表（1）结构自振周期:模频率周期差容许误态号（cycle/sec）（sec）1.855400.5384.18E-19662.374510.4211.40E-11393.212810.3112.79E-12543.213282083.823110.2615.91E-15670.2471.77E-14.035068284.035513.01E-15.382730.1850.00E+07795.526550.1801.13E-19455.534442.07E-1687表（2）.结构变形:13.89.8-112.26.36.2-75.70.60.3Z向地震作2.2温

9、度作用12.42.4（升温）上表数据表明，两种计算结果大小分布规律是一致的， 但整体计 算的结果要比单独计算上部的结果要大 10%左右，因此采用整体计算 是必要的。整体计算中结构的竖向最大挠度为 138mmvl/250=165mm, 较单独计算上部的挠度要大，但基本相同，均能满足规范要求。最大 水平位移为13.8m m,和单独计算的水平位移结果相差不大。3.3.2抗震性能分析首先对整体结构进行动力特性分析。计算了结构前 24阶振型，根据计算结果，该结构的振型具有以下特点。第1阶振型x方向的整 体平动，第2阶为y方向的整体平动，第3阶为450方向整体平动。 而采用SATWE计算结果，第一阶振型（

10、0.8168 Hz）为扭转成分较多 的整体平动，第二阶振型（0.7465Hz）为y方向的整体平动，第三阶 振型（0.7378 Hz）x方向的整体平动。两个程序的计算结果相差较大， 这主要是SATWE建立网壳模型过于简化造成的， 采用通用程序较核 是非常有必要性的。由于建筑物处于设防烈度为6度的地区，根据网壳结构技术规 程（JGJ61-2003）（ J258-2003）第4.4.1条网壳结构可不进行水平和 竖向抗震计算。但该体育馆屋盖跨度较大，为了更准确的计算结构的 抗震性能，我们仍采用规范反应谱法对双向水平地震和竖向地震作用 都进行了验算。计算结果表明，三向地震作用下，地震响应应力比均在在 0.2 以 下，对结构的截面设计不起控制作用；